第五屆單細胞與空間組學(xué)論壇

1月31日，廣東醫(yī)科大學(xué)張晶晶團隊在國際知名期刊《Nature Communications》發(fā)表了一項重磅研究：繪制首個斑馬魚腦血管發(fā)育的時空圖譜。該研究首次整合三維血管網(wǎng)絡(luò)重建、單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，系統(tǒng)繪制了斑馬魚胚胎至幼魚階段（3-11天）腦血管發(fā)育的高分辨率全景圖譜，并鑒定出三個對血腦屏障完整性至關(guān)重要的新基因。

多維技術(shù)突破，揭示腦血管發(fā)育規(guī)律

斑馬魚腦血管發(fā)育的時空解碼策略

研究團隊通過內(nèi)皮細胞特異性轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型，結(jié)合激光共聚焦成像和三維重建技術(shù)，首次量化分析了早期腦血管網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚腦血管發(fā)育存在從外側(cè)血管化向腦實質(zhì)內(nèi)血管生成的模式轉(zhuǎn)變，其中中腦和后腦區(qū)域在3-11天呈現(xiàn)顯著的血管重塑，而前腦血管在3-6天保持穩(wěn)定，至11天出現(xiàn)快速生長。

單細胞測序解析六類內(nèi)皮細胞亞型

斑馬魚腦血管發(fā)育過程中六種內(nèi)皮細胞亞型的特異性特征

通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，研究團隊在腦血管內(nèi)皮細胞中鑒定出6個功能各異的亞型：動脈內(nèi)皮細胞、靜脈內(nèi)皮細胞、毛細血管內(nèi)皮細胞、血管生成內(nèi)皮細胞、淋巴管內(nèi)皮細胞和有絲分裂內(nèi)皮細胞。其中，毛細血管內(nèi)皮細胞作為顱內(nèi)血管的主要組成部分，特異性高表達ABC轉(zhuǎn)運蛋白、溶質(zhì)載體轉(zhuǎn)運蛋白和緊密連接蛋白等功能模塊，且其表達水平隨發(fā)育階段動態(tài)上升。

斑馬魚與哺乳動物內(nèi)皮細胞亞型的保守性

空間轉(zhuǎn)錄組精確定位細胞分布

基于IISS技術(shù)的斑馬魚發(fā)育過程中腦血管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)皮細胞類型定位

研究首次將改進型原位測序技術(shù)應(yīng)用于全腦血管網(wǎng)絡(luò)定位，成功構(gòu)建了內(nèi)皮細胞亞型的空間分布圖譜。數(shù)據(jù)顯示，毛細血管內(nèi)皮細胞在顱內(nèi)血管中占比超過50%，且在發(fā)育過程中逐漸富集于中腦和后腦的腦實質(zhì)血管。有趣的是，同一血管段內(nèi)可同時存在四種內(nèi)皮細胞亞型，提示腦血管發(fā)育的高度復(fù)雜性。

基因功能驗證發(fā)現(xiàn)血腦屏障調(diào)控新靶點

zgc:158423與slc16a1a代表基因?qū)δX血管發(fā)育的影響

研究團隊通過CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，發(fā)現(xiàn)三個毛細血管特異性高表達基因（slc16a1a、zgc:158423和cldc1）對腦血管發(fā)育和血腦屏障功能具有關(guān)鍵作用。實驗表明，slc16a1a和zgc:158423基因敲除后，斑馬魚出現(xiàn)腦血管結(jié)構(gòu)異常和血腦屏障泄漏，而cldc1缺失則導(dǎo)致腦血管穩(wěn)定性下降和出血風(fēng)險增加。進一步分析人類基因組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其同源基因SLC16A1和SLC3A2與腦梗死、癡呆等神經(jīng)系統(tǒng)疾病存在潛在關(guān)聯(lián)。

跨物種比較分析顯示，斑馬魚與哺乳動物（小鼠、人類）的腦血管內(nèi)皮細胞在轉(zhuǎn)錄組層面高度保守，特別是在毛細血管功能模塊的表達模式上呈現(xiàn)顯著一致性。這一發(fā)現(xiàn)強化了斑馬魚作為研究腦血管發(fā)育和疾病模型的可靠性。

研究意義與未來展望

該研究通過多組學(xué)整合分析，首次在時空維度上連接了腦血管的基因表達、細胞類型和三維結(jié)構(gòu)，為理解腦血管發(fā)育提供了全新視角。

這項成果不僅為腦血管疾病的研究提供了重要數(shù)據(jù)資源，未來還有望為血腦屏障相關(guān)藥物遞送策略和神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療提供新靶點。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-68995-z

【關(guān)于投稿】

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)（360zhyx.com）是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)核心門戶，旨在推動基礎(chǔ)研究、臨床診療和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，核心內(nèi)容涵蓋組學(xué)、檢驗、免疫、腫瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究內(nèi)容發(fā)表，歡迎聯(lián)系我們進行免費報道（公眾號菜單欄-在線客服聯(lián)系），我們的理念：內(nèi)容創(chuàng)造價值，轉(zhuǎn)化鑄就未來！

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)（360zhyx.com）發(fā)布的文章旨在介紹前沿醫(yī)學(xué)研究進展，不能作為治療方案使用；如需獲得健康指導(dǎo)，請至正規(guī)醫(yī)院就診。

責(zé)任聲明：本稿件如有錯誤之處，敬請聯(lián)系轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)客服進行修改事宜！

微信號：zhuanhuayixue

★ 1月份熱門內(nèi)容 ★

01

重磅綜述！王斌/卞修武/張璇團隊等系統(tǒng)闡述癌癥惡病質(zhì)分子基礎(chǔ)與治療進展：多器官交互作用與靶向治療成關(guān)鍵

02

《轉(zhuǎn)》訪浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院錢文斌教授：升級版CAR-NK細胞療法開辟腫瘤與自身免疫病治療新紀(jì)元

03

Nature專題報道：癌癥休眠細胞，破解癌癥復(fù)發(fā)之謎與治療新策略

04

重磅綜述！復(fù)旦大學(xué)田梅團隊系統(tǒng)闡述器官對話：疾病的分子機制、生物學(xué)功能及治療干預(yù)

05

超越BMI！新型代謝指標(biāo)工具問世：精準(zhǔn)量化肥胖相關(guān)代謝風(fēng)險，腸道微生物組扮演關(guān)鍵角色

06

突破性研究！空軍軍醫(yī)大學(xué)雷杰/姜濤團隊利用單細胞核RNA測序技術(shù)揭示兩種罕見肺癌亞型的全新致病機制，鎖定關(guān)鍵驅(qū)動基因

點擊查看更多熱門內(nèi)容